Tulong sa Tele2, mga taripa, mga tanong

Ang buong bulk ng intercontinental ballistic missile, sampu-sampung metro at toneladang heavy-duty na haluang metal, high-tech na gasolina at advanced na electronics ang kailangan para sa isang bagay lamang - upang maihatid ang warhead sa destinasyon nito: isang kono na may isang metro at kalahating taas at makapal sa base na may isang tao. katawan.

Tingnan natin ang ilang karaniwang warhead (sa katotohanan, maaaring may mga pagkakaiba sa disenyo sa pagitan ng mga warhead). Ito ay isang kono na gawa sa magaan na matibay na haluang metal. Sa loob ay may mga bulkhead, frame, power frame - halos lahat ay parang nasa isang eroplano. Ang power frame ay natatakpan ng isang malakas na metal sheathing. Ang isang makapal na layer ng heat-shielding coating ay inilalapat sa balat. Ito ay tila isang sinaunang Neolithic basket, mapagbigay na pinahiran ng luad at pinaputok sa mga unang eksperimento ng tao na may init at keramika. Ang pagkakatulad ay madaling ipaliwanag: ang basket at ang warhead ay kailangang labanan ang panlabas na init.

Sa loob ng kono, na naayos sa kanilang "mga upuan", mayroong dalawang pangunahing "pasahero" kung kanino nagsimula ang lahat: isang thermonuclear charge at isang charge control unit, o isang automation unit. Ang mga ito ay kamangha-manghang compact. Ang yunit ng automation ay ang laki ng isang limang-litro na garapon ng mga adobo na mga pipino, at ang singil ay kasing laki ng isang ordinaryong bucket sa hardin. Mabigat at mabigat, ang pagsasama ng isang lata at isang balde ay sasabog sa tatlong daan at limampu hanggang apat na raang kiloton. Dalawang pasahero ay magkakaugnay sa pamamagitan ng isang link, bilang Siamese twins, at sa pamamagitan ng koneksyong ito ay may patuloy na ipinagpapalit. Ang kanilang dialogue ay nangyayari sa lahat ng oras, kahit na ang rocket ay nasa combat duty, kahit na ang mga kambal na ito ay inihahatid lamang mula sa planta ng pagmamanupaktura.

Mayroon ding ikatlong pasahero - isang bloke para sa pagsukat ng paggalaw ng warhead o sa pangkalahatan ay kinokontrol ang paglipad nito. Sa huling kaso, ang mga gumaganang kontrol ay itinayo sa warhead, na nagpapahintulot sa iyo na baguhin ang tilapon. Halimbawa, mga executive pneumatic system o powder system. At din ng isang on-board na de-koryenteng network na may mga mapagkukunan ng kuryente, mga linya ng komunikasyon na may isang yugto, sa anyo ng mga protektadong mga wire at konektor, proteksyon laban sa isang electromagnetic pulse at isang temperatura control system - pinapanatili ang nais na temperatura ng pagsingil.

Ang teknolohiya kung saan ang mga warhead ay pinaghihiwalay mula sa misayl at inilatag sa kanilang sariling mga kurso ay isang hiwalay na malaking paksa tungkol sa kung aling mga libro ang maaaring isulat.

Upang magsimula, ipaliwanag natin kung ano ang "isang yunit ng labanan". Ito ay isang aparato na pisikal na naglalaman ng isang thermonuclear charge sa isang intercontinental ballistic missile. Ang rocket ay may tinatawag na warhead, na maaaring maglaman ng isa, dalawa o higit pang mga warhead. Kung marami, ang warhead ay tinatawag na multiple warhead (MIRV).

Sa loob ng MIRV mayroong isang napaka-komplikadong yunit (tinatawag din itong isang disengagement platform), na, pagkatapos ng paglulunsad ng sasakyan ay umalis sa kapaligiran, ay nagsisimulang magsagawa ng isang bilang ng mga naka-program na aksyon para sa indibidwal na patnubay at paghihiwalay ng mga warhead na matatagpuan dito; Ang mga pormasyon ng labanan ay itinayo sa espasyo mula sa mga bloke at pang-decoy, na una ring matatagpuan sa platform. Kaya, ang bawat bloke ay ipinapakita sa isang tilapon na nagsisiguro na tamaan ang isang partikular na target sa ibabaw ng Earth.

Iba ang mga bloke ng labanan. Ang mga gumagalaw sa mga ballistic trajectories pagkatapos ng paghihiwalay mula sa platform ay tinatawag na hindi makontrol. Ang mga kontroladong warhead, pagkatapos ng paghihiwalay, ay nagsisimulang "mamuhay ng kanilang sariling buhay." Nilagyan ang mga ito ng mga orientation engine para sa pagmamaniobra sa kalawakan, aerodynamic control surface para sa pagkontrol sa paglipad sa atmospera, mayroon silang inertial control system, ilang mga computing device, isang radar na may sariling computer ... At, siyempre, isang combat charge .

Pinagsasama ng isang praktikal na kontroladong combat unit ang mga katangian ng isang unmanned spacecraft at isang hypersonic unmanned aircraft. Ang lahat ng mga aksyon sa kalawakan at sa panahon ng paglipad sa atmospera, ang aparatong ito ay dapat gumanap nang awtonomiya.

Pagkatapos ng paghihiwalay mula sa platform ng pag-aanak, ang warhead ay lumilipad nang medyo mahabang panahon sa isang napakataas na altitude - sa kalawakan. Sa oras na ito, ang control system ng unit ay nagsasagawa ng isang buong serye ng mga reorientation upang lumikha ng mga kondisyon para sa eksaktong kahulugan sariling mga parameter ng paggalaw, na nagpapadali sa pagtagumpayan ng zone ng posible mga pagsabog ng nuklear anti-missile...
Bago pumasok sa itaas na kapaligiran, kinakalkula ng on-board na computer ang kinakailangang oryentasyon ng warhead at ginagawa ito. Sa paligid ng parehong panahon, ang mga sesyon ng pagtukoy sa aktwal na lokasyon gamit ang radar ay nagaganap, kung saan ang ilang mga maniobra ay kailangan ding gawin. Pagkatapos ay ang locator antenna ay pinaputok, at ang atmospheric na seksyon ng paggalaw ay nagsisimula para sa warhead.

Sa ibaba, sa harap ng warhead, mayroong isang malaking, contrastingly na nagniningning mula sa kakila-kilabot na matataas na altitude, na natatakpan ng asul na oxygen na ulap, na natatakpan ng mga suspensyon ng aerosol, ang walang hangganan at walang hangganang ikalimang karagatan. Dahan-dahan at halos hindi kapansin-pansin mula sa mga natitirang epekto ng paghihiwalay, ang warhead ay nagpapatuloy sa pagbaba nito sa isang banayad na tilapon. Ngunit pagkatapos ay isang kakaibang simoy ng hangin ang marahang humila patungo sa kanya. Hinawakan niya ito ng kaunti - at naging kapansin-pansin, tinakpan ang katawan ng isang manipis, pabalik na alon ng maputlang asul-puting glow. Ang alon na ito ay nakamamanghang mataas na temperatura, ngunit hindi pa nito nasusunog ang warhead, dahil ito ay masyadong incorporeal. Ang hangin na umiihip sa warhead ay electrically conductive. Ang bilis ng cone ay napakataas na literal nitong dinudurog ang mga molekula ng hangin sa mga fragment na may kuryente sa epekto nito, at nangyayari ang impact ionization ng hangin. Ang simoy ng plasma na ito ay tinatawag na hypersonic high Mach flow, at ang bilis nito ay dalawampung beses ang bilis ng tunog.

Dahil sa mataas na rarefaction, ang simoy ng hangin ay halos hindi mahahalata sa mga unang segundo. Ang paglaki at pag-compact na may paglalim sa atmospera, sa una ay umiinit ito nang higit pa kaysa naglalagay ng presyon sa warhead. Ngunit unti-unting nagsisimulang i-compress ang kanyang kono nang may lakas. Ang agos ay nagpapaliko sa ilong ng warhead pasulong. Hindi ito lumiko kaagad - ang kono ay bahagyang umuugoy pabalik-balik, unti-unting nagpapabagal sa mga oscillations nito, at sa wakas ay nagpapatatag.

Ang pagkondensasyon habang ito ay bumababa, ang daloy ay naglalagay ng higit at higit na presyon sa warhead, na nagpapabagal sa paglipad nito. Sa pagbabawas ng bilis, unti-unting bumababa ang temperatura. Mula sa napakalaking halaga ng simula ng pasukan, ang puting-asul na glow ng sampu-sampung libong kelvin, hanggang sa dilaw na puting glow na lima hanggang anim na libong degree. Ito ang temperatura ng mga layer sa ibabaw ng Araw. Ang glow ay nagiging nakasisilaw dahil ang density ng hangin ay mabilis na tumataas, at kasama nito ang init na dumadaloy sa mga dingding ng warhead. Ang heat shield ay chars at nagsisimulang masunog.

Hindi ito nasusunog mula sa alitan laban sa hangin, gaya ng madalas na maling sinabi. Dahil sa napakalaking hypersonic na bilis ng paggalaw (ngayon ay labinlimang beses na mas mabilis kaysa sa tunog), ang isa pang kono ay nag-iiba sa hangin mula sa tuktok ng katawan ng barko - isang shock wave, na parang nagsasara ng warhead. Ang papasok na hangin, na pumapasok sa loob ng shock-wave cone, ay agad na sinisiksik nang maraming beses at mahigpit na idiniin sa ibabaw ng warhead. Mula sa spasmodic, madalian at paulit-ulit na compression, ang temperatura nito ay agad na tumalon sa ilang libong degree. Ang dahilan nito ay ang nakakabaliw na bilis ng nangyayari, ang transendente dynamism ng proseso. Ang gas-dynamic na compression ng daloy, at hindi friction, ang nagpapainit ngayon sa mga gilid ng warhead.

Pinakamasama sa lahat ng mga account para sa busog. May nabuo ang pinakamalaking compaction ng paparating na daloy. Ang zone ng selyong ito ay bahagyang umuusad, na parang humihiwalay sa katawan. At ito ay gaganapin pasulong, na kumukuha ng anyo ng isang makapal na lente o unan. Ang pormasyon na ito ay tinatawag na "detached bow shock wave". Ito ay ilang beses na mas makapal kaysa sa iba pang ibabaw ng shock-wave cone sa paligid ng warhead. Ang frontal compression ng paparating na daloy ay ang pinakamalakas dito. Samakatuwid, ang detached bow shock wave ay may pinakamataas na temperatura at pinakamataas na density ng init. Ang maliit na araw na ito ay sinusunog ang ilong ng warhead sa isang maningning na paraan - nagha-highlight, naglalabas ng init mula mismo nang direkta sa ilong ng katawan ng barko at nagdudulot ng matinding pagkasunog ng ilong. Samakatuwid, mayroong pinakamakapal na layer ng thermal protection. Ito ang head shock wave na nag-iilaw sa isang madilim na gabi sa lugar sa loob ng maraming kilometro sa paligid ng isang warhead na lumilipad sa atmospera.

Nakatali sa iisang layunin

Ang thermonuclear charge at ang control unit ay patuloy na nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Ang "dialogue" na ito ay nagsisimula kaagad pagkatapos ng pag-install ng isang warhead sa isang misayl, at ito ay nagtatapos sa sandali ng isang nuclear explosion. Sa lahat ng oras na ito, inihahanda ng control system ang singil para sa operasyon, tulad ng isang coach - isang boksingero para sa isang responsableng laban. At sa tamang sandali ay nagbibigay ng huli at pinakamahalagang utos.

Kapag ang isang misayl ay inilagay sa tungkulin ng labanan, ang singil nito ay nilagyan ng isang kumpletong hanay: isang pulsed neutron activator, mga detonator at iba pang kagamitan ay naka-install. Ngunit hindi pa siya handa para sa pagsabog. Sa loob ng mga dekada, ang pagpapanatiling handa ng nuclear missile na sumabog anumang oras sa isang minahan o sa isang mobile launcher ay sadyang mapanganib.

Samakatuwid, sa panahon ng paglipad, inilalagay ng control system ang singil sa isang estado ng pagiging handa para sa pagsabog. Nangyayari ito nang paunti-unti, na may mga kumplikadong sequential algorithm batay sa dalawang pangunahing kondisyon: ang pagiging maaasahan ng paggalaw patungo sa layunin at kontrol sa proseso. Kung ang isa sa mga salik na ito ay lumihis mula sa mga kinakalkula na halaga, ang paghahanda ay wawakasan. Inililipat ng Electronics ang singil sa mas mataas na antas ng kahandaan upang makapagbigay ng utos na gumana sa kinakalkulang punto.

At kapag ang combat command para sa pagpapasabog ay nagmula sa control unit patungo sa isang ganap na handa na singil, ang pagsabog ay magaganap kaagad, kaagad. Ang isang warhead na lumilipad sa bilis ng isang sniper bullet ay lalampas lamang ng ilang daan-daang milimetro, na walang oras upang lumipat sa kalawakan kahit na sa kapal ng isang buhok ng tao, kapag ang isang thermonuclear na reaksyon ay nagsimula, bubuo, ganap na lumipas at mayroon na. nakumpleto sa pagsingil nito, na itinatampok ang lahat ng nominal na kapangyarihan.

Ang pagkakaroon ng malaking pagbabago sa labas at loob, ang warhead ay dumaan sa troposphere - ang huling sampung kilometro ng altitude. Bumagal siya ng husto. Ang hypersonic flight ay bumagsak sa supersonic na Mach 3-4. Ang warhead ay kumikinang nang malabo, kumukupas at lumalapit sa target na punto.

Ang isang pagsabog sa ibabaw ng Earth ay bihirang pinaplano - para lamang sa mga bagay na nakabaon sa lupa tulad ng missile silo. Karamihan sa mga target ay nasa ibabaw. At para sa kanilang pinakamalaking pagkatalo, ang pagpapasabog ay isinasagawa sa isang tiyak na taas, depende sa kapangyarihan ng singil. Para sa taktikal na dalawampung kiloton, ito ay 400-600 m. Para sa isang strategic megaton, ang pinakamainam na taas ng pagsabog ay 1200 m. Bakit? Mula sa pagsabog, dalawang alon ang dumaan sa lugar. Mas malapit sa epicenter, mas maaga tatama ang blast wave. Ito ay babagsak at masasalamin, talbog sa mga gilid, kung saan ito ay magsasama sa isang sariwang alon na kagagaling lang dito mula sa itaas, mula sa punto ng pagsabog. Dalawang alon - insidente mula sa gitna ng pagsabog at sumasalamin mula sa ibabaw - idagdag, na bumubuo ng pinakamalakas na shock wave sa ibabaw na layer, ang pangunahing kadahilanan ng pagkawasak.

Sa panahon ng paglulunsad ng pagsubok, ang warhead ay kadalasang nakakarating sa lupa nang walang harang. Ang sakay ay kalahating sentimo ng mga pampasabog, na pinasabog noong taglagas. Para saan? Una, ang warhead ay isang classified object at dapat na ligtas na sirain pagkatapos gamitin. Pangalawa, ito ay kinakailangan para sa mga sistema ng pagsukat ng landfill - para sa pagpapatakbo ng pagtuklas ng punto ng epekto at pagsukat ng mga paglihis.

Isang multi-meter smoking funnel ang kumukumpleto sa larawan. Ngunit bago iyon, ilang kilometro bago ang epekto, isang nakabaluti na memory cassette na may talaan ng lahat ng naitala sa board sa panahon ng paglipad ay kinunan mula sa test warhead. Ang armored flash drive na ito ay magse-insure laban sa pagkawala ng on-board na impormasyon. Siya ay matatagpuan mamaya, kapag ang isang helicopter ay dumating na may isang espesyal na grupo ng paghahanap. At itatala nila ang mga resulta ng isang kamangha-manghang paglipad.

Ang nuclear reactor ay gumagana nang maayos at tumpak. Kung hindi, tulad ng alam mo, magkakaroon ng problema. Ngunit ano ang nangyayari sa loob? Subukan nating bumalangkas ng prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear (atomic) reactor nang maikli, malinaw, na may mga paghinto.

Sa katunayan, ang parehong proseso ay nangyayari doon tulad ng sa isang nuclear pagsabog. Ngayon lamang ang pagsabog ay nangyayari nang napakabilis, at sa reaktor ang lahat ng ito ay umaabot matagal na panahon. Sa huli, nananatiling ligtas at maayos ang lahat, at nakakakuha tayo ng enerhiya. Hindi gaanong lahat ng bagay sa paligid ay agad na nasira, ngunit sapat na upang magbigay ng kuryente sa lungsod.

Bago mo maunawaan kung paano gumagana ang isang kontroladong reaksyong nukleyar, kailangan mong malaman kung ano reaksyong nukleyar pangkalahatan.

reaksyong nukleyar - ito ang proseso ng pagbabagong-anyo (fission) ng atomic nuclei sa panahon ng kanilang pakikipag-ugnayan sa mga elementarya na particle at gamma quanta.

Ang mga reaksyong nuklear ay maaaring maganap kapwa sa pagsipsip at sa pagpapalabas ng enerhiya. Ang mga pangalawang reaksyon ay ginagamit sa reaktor.

Nuclear reactor - Ito ay isang aparato na ang layunin ay mapanatili ang isang kontroladong reaksyong nuklear sa paglabas ng enerhiya.

Kadalasan ang isang nuclear reactor ay tinatawag ding nuclear reactor. Tandaan na walang pangunahing pagkakaiba dito, ngunit mula sa punto ng view ng agham, mas tamang gamitin ang salitang "nuclear". Marami na ngayong mga uri ng nuclear reactor. Ito ay malalaking pang-industriyang reactor na idinisenyo upang makabuo ng enerhiya sa mga planta ng kuryente, mga nuclear reactor mga submarino, maliliit na pang-eksperimentong reaktor na ginagamit sa mga siyentipikong eksperimento. Mayroon ding mga reactor na ginagamit upang mag-desalinate ng tubig-dagat.

Ang kasaysayan ng paglikha ng isang nuclear reactor

Ang unang nuclear reactor ay inilunsad noong hindi gaanong kalayuan noong 1942. Nangyari ito sa USA sa pamumuno ni Fermi. Ang reaktor na ito ay tinawag na "Chicago woodpile".

Noong 1946, nagsimula ang unang reaktor ng Sobyet sa ilalim ng pamumuno ni Kurchatov. Ang katawan ng reaktor na ito ay isang bola na may diameter na pitong metro. Ang mga unang reactor ay walang sistema ng paglamig, at ang kanilang kapangyarihan ay minimal. Sa pamamagitan ng paraan, ang reaktor ng Sobyet ay may average na kapangyarihan na 20 watts, habang ang Amerikano ay may 1 watt lamang. Para sa paghahambing: ang average na kapangyarihan ng mga modernong power reactor ay 5 Gigawatts. Wala pang sampung taon pagkatapos ng paglunsad ng unang reaktor, ang unang pang-industriya na planta ng nuclear power sa mundo ay binuksan sa lungsod ng Obninsk.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear (atomic) reactor

Ang anumang nuclear reactor ay may ilang bahagi: core Sa panggatong at moderator , neutron reflector , pampalamig , sistema ng kontrol at proteksyon . Ang isotopes ay ang pinakakaraniwang ginagamit na gasolina sa mga reaktor. uranium (235, 238, 233), plutonium (239) at thorium (232). Ang aktibong zone ay isang boiler kung saan dumadaloy ang ordinaryong tubig (coolant). Sa iba pang mga coolant, ang "mabigat na tubig" at likidong grapayt ay hindi gaanong ginagamit. Kung pinag-uusapan natin ang pagpapatakbo ng isang nuclear power plant, kung gayon ang isang nuclear reactor ay ginagamit upang makabuo ng init. Ang kuryente mismo ay nabuo sa parehong paraan tulad ng sa iba pang mga uri ng mga halaman ng kuryente - ang singaw ay umiikot sa turbine, at ang enerhiya ng paggalaw ay na-convert sa elektrikal na enerhiya.

Nasa ibaba ang isang diagram ng pagpapatakbo ng isang nuclear reactor.

Tulad ng nasabi na natin, ang pagkabulok ng isang mabigat na uranium nucleus ay gumagawa ng mas magaan na elemento at ilang neutron. Ang mga nagresultang neutron ay bumangga sa iba pang nuclei, na nagiging sanhi din ng mga ito sa fission. Sa kasong ito, ang bilang ng mga neutron ay lumalaki tulad ng isang avalanche.

Kailangan itong banggitin dito salik ng pagpaparami ng neutron . Kaya, kung ang coefficient na ito ay lumampas sa isang halaga na katumbas ng isa, isang nuclear explosion ang magaganap. Kung ang halaga ay mas mababa sa isa, mayroong masyadong kaunting mga neutron at ang reaksyon ay namamatay. Ngunit kung mapanatili mo ang halaga ng koepisyent na katumbas ng isa, ang reaksyon ay magpapatuloy sa mahabang panahon at matatag.

Ang tanong ay kung paano ito gagawin? Sa reactor, ang gasolina ay nasa tinatawag na mga elemento ng gasolina (TVElah). Ito ay mga tungkod kung saan, sa anyo ng maliliit na tableta, nuclear fuel . Ang mga fuel rod ay konektado sa hexagonal cassette, kung saan maaaring may daan-daan sa reactor. Ang mga cassette na may mga fuel rod ay matatagpuan patayo, habang ang bawat fuel rod ay may isang sistema na nagbibigay-daan sa iyo upang ayusin ang lalim ng paglulubog nito sa core. Bilang karagdagan sa mga cassette mismo, kabilang sa mga ito ay control rods at mga tungkod ng proteksyong pang-emergency . Ang mga rod ay gawa sa isang materyal na sumisipsip ng mga neutron nang maayos. Kaya, ang mga control rod ay maaaring ibaba sa iba't ibang kalaliman sa core, sa gayon ay inaayos ang neutron multiplication factor. Ang mga emergency rod ay idinisenyo upang isara ang reaktor sa kaganapan ng isang emergency.

Paano nagsimula ang isang nuclear reactor?

Naisip namin ang mismong prinsipyo ng pagpapatakbo, ngunit paano sisimulan at gawin ang paggana ng reaktor? Sa halos pagsasalita, narito ito - isang piraso ng uranium, ngunit pagkatapos ng lahat, ang isang reaksyon ng kadena ay hindi nagsisimula dito nang mag-isa. Ang katotohanan ay sa nuclear physics mayroong isang konsepto kritikal na masa .

Ang kritikal na masa ay ang masa ng fissile na materyal na kinakailangan upang magsimula ng isang nuclear chain reaction.

Sa tulong ng mga elemento ng gasolina at control rod, ang isang kritikal na masa ng nuclear fuel ay unang nilikha sa reaktor, at pagkatapos ay ang reaktor ay dinadala sa pinakamainam na antas ng kapangyarihan sa ilang mga yugto.

Sa artikulong ito, sinubukan naming bigyan ka ng pangkalahatang ideya ng istraktura at prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear (atomic) reactor. Kung mayroon kang anumang mga katanungan sa paksa o tinanong ng isang gawain sa nuclear physics sa unibersidad, mangyaring makipag-ugnayan mga espesyalista ng aming kumpanya. Kami, gaya ng nakasanayan, ay handang tumulong sa iyo na lutasin ang anumang mahalagang isyu ng iyong pag-aaral. Pansamantala, ginagawa namin ito, ang iyong pansin ay isa pang pang-edukasyon na video!

Mapasabog na kalikasan

Ang uranium nucleus ay naglalaman ng 92 proton. Ang natural na uranium ay pangunahing pinaghalong dalawang isotopes: U238 (na may 146 neutron sa nucleus) at U235 (143 neutron), ang huli ay 0.7% lamang sa natural na uranium. Mga katangian ng kemikal Ang mga isotopes ay ganap na magkapareho, samakatuwid imposibleng paghiwalayin ang mga ito sa pamamagitan ng mga kemikal na pamamaraan, ngunit ang pagkakaiba sa masa (235 at 238 na mga yunit) ay nagpapahintulot na gawin ito sa pamamagitan ng mga pisikal na pamamaraan: ang isang halo ng mga uranium ay na-convert sa gas (uranium hexafluoride), at pagkatapos ay pumped sa pamamagitan ng hindi mabilang na buhaghag na partisyon. Bagama't ang mga isotopes ng uranium ay hindi nakikilala sa anyo man o sa kemikal, sila ay pinaghihiwalay ng isang kailaliman sa mga katangian ng kanilang mga nuklear na karakter.

Ang proseso ng fission ng U238 ay binabayaran: ang isang neutron na dumarating mula sa labas ay dapat na may kasamang enerhiya na 1 MeV o higit pa. At ang U235 ay walang interes: para sa paggulo at kasunod na pagkabulok, walang kinakailangan mula sa papasok na neutron, ang nagbubuklod na enerhiya nito sa nucleus ay sapat na.

Kapag ang isang neutron ay tumama sa isang nucleus na may kakayahang mag-fission, isang hindi matatag na tambalan ay nabubuo, ngunit napakabilis (sa 10−23−10−22 s) ang naturang nucleus ay nahati sa dalawang 14 c) na naglalabas ng dalawa o tatlong bagong neutron, upang higit oras na maaaring dumami ang bilang ng fissile nuclei (ang ganitong reaksyon ay tinatawag na chain reaction). Ito ay posible lamang sa U235, dahil ang sakim na U238 ay hindi gustong humiwalay sa sarili nitong mga neutron, na ang enerhiya ay isang order ng magnitude na mas mababa sa 1 MeV. Ang kinetic energy ng mga particle - mga produkto ng fission sa pamamagitan ng maraming mga order ng magnitude ay lumampas sa enerhiya na inilabas sa panahon ng anumang pagkilos ng isang kemikal na reaksyon kung saan ang komposisyon ng nuclei ay hindi nagbabago.

Kritikal na Asemblea

Ang mga produkto ng fission ay hindi matatag at tumatagal ng mahabang panahon upang "mamulat", na naglalabas ng iba't ibang mga radiation (kabilang ang mga neutron). Ang mga neutron na ibinubuga pagkatapos ng isang malaking oras (hanggang sampu-sampung segundo) pagkatapos ng fission ay tinatawag na mga delayed neutron, at kahit na maliit ang kanilang fraction kumpara sa mga instantaneous (mas mababa sa 1%), ang papel na ginagampanan nila sa pagpapatakbo ng mga nuclear installation ay ang pinakamahalagang.

Ang mga produkto ng fission sa panahon ng maraming banggaan sa mga nakapaligid na atom ay nagbibigay sa kanila ng kanilang enerhiya, na nagpapataas ng temperatura. Matapos lumitaw ang mga neutron sa pagpupulong na may materyal na fissile, ang kapangyarihan ng paglabas ng init ay maaaring tumaas o bumaba, at ang mga parameter ng pagpupulong, kung saan ang bilang ng mga fission bawat yunit ng oras ay pare-pareho, ay tinatawag na kritikal. Ang pagiging kritikal ng pagpupulong ay maaaring mapanatili pareho sa isang malaki at sa isang maliit na bilang ng mga neutron (sa isang katumbas na mas mataas o mas mababang rate ng paglabas ng init). Ang thermal power ay nadaragdagan alinman sa pamamagitan ng pagbomba ng mga karagdagang neutron sa kritikal na pagpupulong mula sa labas, o sa pamamagitan ng paggawa ng pagpupulong na supercritical (pagkatapos ay ang mga karagdagang neutron ay ibinibigay ng mas maraming henerasyon ng fissile nuclei). Halimbawa, kung kinakailangan upang madagdagan ang thermal power ng reaktor, dinadala ito sa ganoong rehimen kapag ang bawat henerasyon ng mga prompt neutron ay bahagyang mas kaunti kaysa sa nauna, ngunit dahil sa naantala na mga neutron, ang reaktor ay halos hindi kapansin-pansing pumasa sa kritikal na estado. Pagkatapos ay hindi siya napupunta sa acceleration, ngunit nakakakuha ng kapangyarihan nang dahan-dahan - upang ang paglaki nito ay matigil sa tamang oras sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga neutron absorbers (rods na naglalaman ng cadmium o boron).

Ang mga neutron na ginawa ng fission ay kadalasang lumilipad sa nakapaligid na nuclei nang hindi nagiging sanhi ng pangalawang fission. Kung mas malapit sa ibabaw ng materyal ang isang neutron ay ipinanganak, mas maraming pagkakataon na lumipad ito palabas sa fissile na materyal at hindi na bumalik. Samakatuwid, ang form ng pagpupulong na nagse-save ang pinakamalaking bilang neutrons, ay isang bola: para sa isang naibigay na masa ng bagay, mayroon itong pinakamababang ibabaw. Ang isang hindi nakapaloob (nag-iisa) na bola na 94% U235 na walang mga cavity sa loob ay nagiging kritikal sa bigat na 49 kg at isang radius na 85 mm. Kung ang pagpupulong ng parehong uranium ay isang silindro na may haba na katumbas ng diameter, ito ay nagiging kritikal sa isang mass na 52 kg. Ang ibabaw ay bumababa din sa pagtaas ng density. Samakatuwid, ang explosive compression, nang hindi binabago ang dami ng fissile material, ay maaaring magdala ng assembly sa isang kritikal na estado. Ang prosesong ito ang sumasailalim sa malawakang disenyo ng isang nuclear charge.

pagpupulong ng bola

Ngunit kadalasan, hindi uranium, ngunit plutonium-239 ang ginagamit sa mga sandatang nuklear. Ginagawa ito sa mga reactor sa pamamagitan ng pag-irradiate ng uranium-238 na may malakas na neutron fluxes. Ang Plutonium ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang anim na beses na mas mataas kaysa sa U235, ngunit kapag nag-fission, ang Pu239 nucleus ay naglalabas ng average na 2.895 neutrons - higit sa U235 (2.452). Bilang karagdagan, ang posibilidad ng fission ng plutonium ay mas mataas. Ang lahat ng ito ay humahantong sa katotohanan na ang nag-iisa na bola ng Pu239 ay nagiging kritikal sa halos isang ikatlong mas kaunting masa kaysa sa uranium ball, at pinaka-mahalaga, sa isang mas maliit na radius, na ginagawang posible upang mabawasan ang mga sukat ng kritikal na pagpupulong.

Ang pagpupulong ay ginawa mula sa dalawang maingat na nilagyan ng mga halves sa anyo ng isang spherical layer (guwang sa loob); ito ay malinaw na subcritical - kahit na para sa mga thermal neutron at kahit na matapos na napapalibutan ng isang moderator. Ang isang singil ay naka-mount sa paligid ng pagpupulong ng napaka-tumpak na karapat-dapat na mga bloke ng mga pampasabog. Upang mai-save ang mga neutron, kinakailangan upang mapanatili ang marangal na hugis ng bola sa panahon ng pagsabog - para dito, ang paputok na layer ay dapat na sabay na masira sa buong panlabas na ibabaw nito, na pinipiga ang pagpupulong nang pantay-pantay. Malawakang pinaniniwalaan na nangangailangan ito ng maraming electric detonator. Ngunit ito ay sa bukang-liwayway lamang ng "pambobomba": para sa pagpapatakbo ng maraming dose-dosenang mga detonator, maraming enerhiya at malaking sukat ng sistema ng pagsisimula ang kinakailangan. Sa modernong mga singil, maraming mga detonator na pinili ng isang espesyal na pamamaraan, malapit sa mga katangian, ang ginagamit, kung saan ang mataas na matatag (sa mga tuntunin ng bilis ng pagsabog) ay nagpapaputok ng mga pampasabog sa mga grooves na giniling sa isang polycarbonate layer (ang hugis nito sa isang spherical surface ay kinakalkula gamit ang Riemann geometry method). Ang pagsabog sa bilis na humigit-kumulang 8 km/s ay tatakbo sa kahabaan ng mga grooves na ganap na pantay na mga distansya, sa parehong oras na maabot nito ang mga butas at papanghinain ang pangunahing singil - nang sabay-sabay sa lahat ng kinakailangang mga punto.

Putok sa loob

Ang isang papasok na nakadirekta na pagsabog ay pumipilit sa pagpupulong na may higit sa isang milyong mga atmospheres ng presyon. Ang ibabaw ng pagpupulong ay bumababa, ang panloob na lukab ay halos mawala sa plutonium, ang density ay tumataas, at napakabilis - sa sampung microseconds, ang compressible assembly ay lumalampas sa kritikal na estado sa mga thermal neutron at nagiging makabuluhang supercritical sa mabilis na mga neutron.

Pagkatapos ng panahong natukoy ng kaunting oras ng hindi gaanong pagbabawas ng bilis ng mga mabibilis na neutron, ang bawat isa sa kanilang bago, mas maraming henerasyon ay nagdaragdag ng 202 MeV na enerhiya sa pamamagitan ng fission sa assembly matter, na sumasabog na sa napakalaking pressure. Sa laki ng mga nagaganap na phenomena, ang lakas ng kahit na ang pinakamahusay na alloyed steels ay napakaliit na hindi kailanman nangyayari sa sinuman na isaalang-alang ito kapag kinakalkula ang dinamika ng isang pagsabog. Ang tanging bagay na pumipigil sa pagpupulong mula sa paglipad ng hiwalay ay ang pagkawalang-galaw: upang mapalawak ang isang plutonium ball sa pamamagitan lamang ng 1 cm sa sampung nanosecond, kinakailangan upang bigyan ang sangkap ng isang acceleration na sampu-sampung trilyong beses na mas malaki kaysa sa acceleration ng libre. mahulog, at ito ay hindi madali.

Sa huli, ang bagay ay gayunpaman ay lumilipad, huminto ang fission, ngunit ang proseso ay hindi nagtatapos doon: ang enerhiya ay muling ipinamamahagi sa pagitan ng mga ionized na fragment ng pinaghiwalay na nuclei at iba pang mga particle na ibinubuga sa panahon ng fission. Ang kanilang enerhiya ay nasa order ng sampu at kahit na daan-daang MeV, ngunit tanging ang mga electrically neutral na high-energy gamma quanta at mga neutron ang may pagkakataon na maiwasan ang pakikipag-ugnayan sa bagay at "pagtakas". Ang mga naka-charge na particle ay mabilis na nawawalan ng enerhiya sa mga banggaan at ionization. Sa kasong ito, ang radiation ay ibinubuga - gayunpaman, ito ay hindi na matigas na nuklear, ngunit mas malambot, na may isang enerhiya na tatlong order ng magnitude na mas mababa, ngunit higit pa sa sapat upang patumbahin ang mga electron mula sa mga atomo - hindi lamang mula sa mga panlabas na shell, ngunit sa pangkalahatan. lahat. Isang gulo ng hubad na nuclei, mga electron na natanggal mula sa kanila, at radiation na may density na gramo bawat cubic centimeter (subukang isipin kung gaano ka kahusay mag-tan sa ilalim ng liwanag na nakakuha ng density ng aluminyo!) - lahat ng iyon sa nakalipas na sandali ay isang singil - dumarating sa ilang uri ng ekwilibriyo. Sa isang napakabata na bolang apoy, ang temperatura ng pagkakasunud-sunod ng sampu-sampung milyong degree ay itinatag.

Bola ng apoy

Tila kahit na malambot, ngunit gumagalaw sa bilis ng liwanag, ang radiation ay dapat umalis sa likod ng sangkap na nagbunga nito, ngunit hindi ito ganoon: sa malamig na hangin, ang saklaw ng keV energy quanta ay sentimetro, at ginagawa nila. hindi gumagalaw sa isang tuwid na linya, ngunit binabago ang direksyon ng paggalaw, na muling inilalabas sa bawat pakikipag-ugnayan. Quanta ionize ang hangin, magpalaganap sa loob nito, tulad ng cherry juice na ibinuhos sa isang baso ng tubig. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na radiative diffusion.

Ang isang batang fireball ng pagsabog na may lakas na 100 kt, ilang sampu ng nanosecond pagkatapos makumpleto ang pagsabog ng fission, ay may radius na 3 m at temperatura na halos 8 milyong kelvin. Ngunit pagkatapos ng 30 microseconds, ang radius nito ay 18 m, gayunpaman, ang temperatura ay bumaba sa ibaba ng isang milyong degrees. Ang bola ay kumakain ng espasyo, at ang naka-ionize na hangin sa likod nito ay halos hindi gumagalaw: ang radiation ay hindi makapaglipat ng isang makabuluhang momentum dito sa panahon ng pagsasabog. Ngunit ito ay nagbobomba ng malaking enerhiya sa hangin na ito, pinainit ito, at kapag ang enerhiya ng radiation ay natuyo, ang bola ay nagsisimulang lumaki dahil sa pagpapalawak ng mainit na plasma, na sumasabog mula sa loob na may dating isang singil. Lumalawak, tulad ng isang napalaki na bula, ang plasma shell ay nagiging mas manipis. Hindi tulad ng isang bula, siyempre, walang nagpapalaki nito: halos walang sangkap na natitira sa loob, lahat ng ito ay lumilipad mula sa gitna sa pamamagitan ng pagkawalang-kilos, ngunit 30 microseconds pagkatapos ng pagsabog, ang bilis ng paglipad na ito ay higit sa 100 km / s , at ang hydrodynamic pressure sa substance - higit sa 150,000 atm! Ang shell ay hindi nakalaan na maging masyadong manipis, ito ay sumabog, na bumubuo ng "mga paltos".

Alin sa mga mekanismo para sa paglilipat ng enerhiya ng isang bolang apoy kapaligiran nananaig, depende sa lakas ng pagsabog: kung ito ay malaki, ang pagsasabog ng radiation ay gumaganap ng pangunahing papel, kung ito ay maliit, pagpapalawak ng bubble ng plasma. Malinaw na posible rin ang intermediate case, kapag epektibo ang parehong mekanismo.

Ang proseso ay kumukuha ng mga bagong layer ng hangin, wala nang sapat na enerhiya upang alisin ang lahat ng mga electron mula sa mga atomo. Ang enerhiya ng ionized layer at mga fragment ng plasma bubble ay natutuyo, hindi na nila nagawang ilipat ang isang malaking masa sa harap nila at kapansin-pansing bumagal. Ngunit ano ang hangin bago gumagalaw ang pagsabog, humiwalay sa bola, sumisipsip ng higit pa at higit pang mga layer ng malamig na hangin ... Nagsisimula ang pagbuo ng isang shock wave.

Shock wave at atomic mushroom

Kapag ang shock wave ay nahiwalay mula sa fireball, ang mga katangian ng nagpapalabas na layer ay nagbabago at ang kapangyarihan ng radiation sa optical na bahagi ng spectrum ay tumataas nang husto (ang tinatawag na unang maximum). Dagdag pa, ang mga proseso ng luminescence at mga pagbabago sa transparency ng nakapaligid na hangin ay nakikipagkumpitensya, na humahantong sa pagsasakatuparan ng pangalawang maximum, na hindi gaanong malakas, ngunit mas mahaba - kaya't ang output ng liwanag na enerhiya ay mas malaki kaysa sa unang maximum.

Malapit sa pagsabog, lahat ng bagay sa paligid ay sumingaw, malayo - ito ay natutunaw, ngunit higit pa, kung saan ang daloy ng init ay hindi na sapat upang matunaw ang mga solido, lupa, bato, mga bahay na umaagos tulad ng isang likido sa ilalim ng napakalaking presyon ng gas na sumisira sa lahat ng mga bono ng lakas, mainit. hanggang sa hindi na maatim ng mata.ningning.

Sa wakas, ang shock wave ay naglalakbay nang malayo mula sa punto ng pagsabog, kung saan may nananatiling maluwag at humina, ngunit lumawak nang maraming beses sa ulap ng mga condensed vapor na naging pinakamaliit at napaka radioactive na alikabok ng kung ano ang plasma ng singil, at kung ano sa sarili nito kakila-kilabot na oras ay malapit sa isang lugar kung saan kinakailangan na manatili sa pinakamalayo hangga't maaari. Nagsisimulang tumaas ang ulap. Lumalamig ito, binabago ang kulay nito, "naglalagay" ng puting takip ng condensed moisture, na sinusundan ng alikabok mula sa ibabaw ng lupa, na bumubuo ng isang "binti" ng karaniwang tinatawag na "atomic mushroom".

pagsisimula ng neutron

Maaaring tantiyahin ng maasikasong mga mambabasa, na may hawak na lapis, ang paglabas ng enerhiya sa panahon ng pagsabog. Sa oras na ang pagpupulong ay nasa supercritical na estado ng pagkakasunud-sunod ng mga microsecond, ang edad ng mga neutron ay nasa pagkakasunud-sunod ng mga picosecond at ang multiplication factor ay mas mababa sa 2, halos isang gigajoule ng enerhiya ang inilabas, na katumbas ng .. 250 kg ng TNT. At nasaan ang kilo- at megatons?

Ang katotohanan ay ang kadena ng mga fission sa isang pagpupulong ay hindi nagsisimula sa isang solong neutron: sa kinakailangang microsecond, milyon-milyong mga ito ang na-injected sa supercritical assembly. Sa mga unang singil sa nuklear, ginamit ang mga mapagkukunan ng isotope para dito, na matatagpuan sa isang lukab sa loob ng pagpupulong ng plutonium: polonium-210 na sinamahan ng beryllium sa sandali ng compression at nagdulot ng paglabas ng neutron kasama ang mga alpha particle nito. Ngunit ang lahat ng mga mapagkukunan ng isotope ay medyo mahina (mas mababa sa isang milyong neutron bawat microsecond ang nabuo sa unang produkto ng Amerika), at ang polonium ay napakasira na - sa loob lamang ng 138 araw ay binabawasan nito ang aktibidad nito ng kalahati. Samakatuwid, ang mga isotopes ay pinalitan ng hindi gaanong mapanganib (hindi nag-iilaw sa off state), at higit sa lahat, mas matinding naglalabas ng mga neutron tubes (tingnan ang sidebar): daan-daang milyong neutron ang isinilang sa loob ng ilang microseconds (ito ay kung gaano katagal nabuo ang pulso. sa pamamagitan ng tubo ay tumatagal). Ngunit kung hindi ito gumana o hindi gumana sa tamang oras, ang tinatawag na pop, o "zilch" ay magaganap - isang mababang-kapangyarihan na thermal explosion.

Ang pagsisimula ng neutron ay hindi lamang nagpapataas ng pagpapalabas ng enerhiya ng isang pagsabog ng nukleyar sa maraming mga order ng magnitude, ngunit ginagawang posible rin itong i-regulate! Malinaw na, na nakatanggap ng isang misyon ng labanan, sa pagbabalangkas kung saan ang kapangyarihan ng isang nukleyar na welga ay kinakailangang ipahiwatig, walang sinuman ang nagbuwag sa singil upang masangkapan ito ng isang plutonium na pagpupulong na pinakamainam para sa isang naibigay na kapangyarihan. Sa mga bala na may katumbas na switchable na TNT, sapat na baguhin lamang ang supply boltahe ng neutron tube. Alinsunod dito, magbabago ang ani ng neutron at paglabas ng enerhiya (siyempre, kapag nabawasan ang kapangyarihan sa ganitong paraan, maraming mamahaling plutonium ang nasasayang).

Ngunit nagsimula silang mag-isip tungkol sa pangangailangan na ayusin ang pagpapalabas ng enerhiya sa ibang pagkakataon, at sa mga unang taon pagkatapos ng digmaan ay walang pag-uusapan tungkol sa pagbabawas ng kapangyarihan. Mas malakas, mas malakas at mas malakas! Ngunit lumabas na mayroong mga limitasyong nuklear-pisikal at hydrodynamic sa mga pinahihintulutang sukat ng subcritical sphere. Ang katumbas ng TNT ng isang daang kiloton na pagsabog ay malapit sa pisikal na limitasyon para sa single-phase munitions, kung saan fission lang ang nangyayari. Bilang resulta, ang fission bilang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya ay inabandona, at umasa sila sa mga reaksyon ng isa pang klase - pagsasanib.

nuclear delusyon

Ang density ng plutonium sa sandali ng pagsabog ay tumataas dahil sa phase transition

Ang metalikong plutonium ay umiiral sa anim na yugto, ang density nito ay mula 14.7 hanggang 19.8 g/cm3. Sa mga temperatura sa ibaba 119 °C, mayroong isang monoclinic alpha phase (19.8 g/cm3), ngunit ang naturang plutonium ay masyadong malutong, at sa cubic face-centered delta phase (15.9) ito ay ductile at mahusay na naproseso (ito ang phase na ito. na sinusubukan nilang panatilihing may mga additives ng haluang metal). Sa panahon ng detonation compression, maaaring walang phase transition - ang plutonium ay nasa quasi-liquid na estado. Ang mga phase transition ay mapanganib sa produksyon: na may malalaking sukat ng mga bahagi, kahit na may kaunting pagbabago sa density, ang isang kritikal na estado ay maaaring maabot. Siyempre, walang pagsabog - ang workpiece ay magpapainit lamang, ngunit ang nickel plating ay maaaring i-reset (at ang plutonium ay napaka-nakakalason).

pinagmulan ng neutron

Sa isang vacuum neutron tube sa pagitan ng tritium-saturated target (cathode) (1) at isang anode assembly (2), isang pulsed voltage na 100 kV ang inilalapat. Kapag ang boltahe ay pinakamataas, kinakailangan na ang mga deuterium ions ay lumitaw sa pagitan ng anode at katod, na dapat pabilisin. Para dito, ginagamit ang isang mapagkukunan ng ion. Ang isang nagniningas na pulso ay inilalapat sa anode nito (3), at ang paglabas, na dumadaan sa ibabaw ng mga keramika na puspos ng deuterium (4), ay bumubuo ng mga deuterium ions. Nagpapabilis, binomba nila ang isang target na puspos ng tritium, bilang isang resulta kung saan ang isang enerhiya na 17.6 MeV ay pinakawalan at ang mga neutron at helium-4 na nuclei ay nabuo.

Sa mga tuntunin ng komposisyon ng butil at maging ang ani ng enerhiya, ang reaksyong ito ay magkapareho sa pagsasanib, ang proseso ng pagsasanib ng light nuclei. Noong 1950s, marami ang naniniwala na ito ay pagsasanib, ngunit nang maglaon ay lumabas na ang isang "pagkasira" ay nangyayari sa tubo: alinman sa isang proton o isang neutron (kung saan ang deuterium ion ay pinabilis ng isang electric field) ay "natigil" sa ang target na nucleus (tritium) . Kung ang isang proton ay lumubog, ang neutron ay masisira at magiging libre.

Neutrons - mabagal at mabilis

Sa isang non-fissile substance, "nagba-bounce off" na nuclei, ang mga neutron ay naglilipat ng bahagi ng kanilang enerhiya sa kanila, mas malaki, mas magaan (mas malapit sa masa) ang nuclei. Kaysa sa higit pa Ang mga banggaan ay may kinalaman sa mga neutron, mas bumagal ang mga ito, at pagkatapos, sa wakas, sila ay napupunta sa thermal equilibrium kasama ang nakapalibot na bagay - sila ay nag-thermal (ito ay tumatagal ng mga millisecond). Ang bilis ng mga thermal neutron ay 2200 m/s (enerhiya 0.025 eV). Ang mga neutron ay maaaring makatakas mula sa moderator, ay nakuha ng nuclei nito, ngunit sa pagbagal, ang kanilang kakayahang pumasok sa mga reaksyong nuklear ay tumataas nang malaki, kaya ang mga neutron na hindi "nawala" ay higit pa sa pagpunan para sa pagbaba ng mga numero.

Kaya, kung ang isang bola ng fissile matter ay napapalibutan ng isang moderator, maraming mga neutron ang aalis sa moderator o masisipsip dito, ngunit mayroon ding mga babalik sa bola ("magpakita") at, na nawalan ng kanilang enerhiya, ay mas malamang na maging sanhi ng mga pagkilos ng fission. Kung ang globo ay napapalibutan ng isang layer ng beryllium na 25 mm ang kapal, kung gayon ang 20 kg ng U235 ay maaaring mai-save at ang pagpupulong ay makakarating pa rin sa isang kritikal na estado. Ngunit ang ganitong mga pagtitipid ay binabayaran sa oras: ang bawat kasunod na henerasyon ng mga neutron, bago magdulot ng fission, ay dapat munang bumagal. Ang pagkaantala na ito ay binabawasan ang bilang ng mga henerasyon ng mga neutron na ginawa sa bawat yunit ng oras, na nangangahulugan na ang paglabas ng enerhiya ay naantala. Ang mas kaunting fissile na materyal sa pagpupulong, mas maraming moderator ang kinakailangan para sa pagbuo ng isang chain reaction, at ang fission ay nagpapatuloy sa mas mababang mga neutron ng enerhiya. Sa paglilimita ng kaso, kapag ang pagiging kritikal ay nakamit lamang sa mga thermal neutron, halimbawa, sa isang solusyon ng uranium salts sa isang mahusay na moderator - tubig, ang masa ng mga pagtitipon ay daan-daang gramo, ngunit ang solusyon ay kumukulo nang pana-panahon. Ang pinakawalan na mga bula ng singaw ay binabawasan ang average na density ng fissile substance, humihinto ang chain reaction, at kapag ang mga bula ay umalis sa likido, ang fission flash ay umuulit (kung barahan mo ang sisidlan, ang singaw ay masira ito - ngunit ito ay magiging isang thermal explosion. , wala ng lahat ng tipikal na "nuklear" na palatandaan).

Video: Mga pagsabog ng nuklear

Mag-subscribe at basahin ang aming pinakamahusay na mga publikasyon sa Yandex.Zen. Tingnan mo magagandang larawan mula sa buong mundo sa aming pahina sa Instagram

Kung makakita ka ng error, mangyaring pumili ng isang piraso ng text at pindutin ang Ctrl+Enter.

Matapos ang pagtatapos ng World War II, mabilis na sinubukan ng mga bansa ng anti-Hitler na koalisyon na mauna sa isa't isa sa pagbuo ng isang mas malakas na bombang nuklear.

Ang unang pagsubok, na isinagawa ng mga Amerikano sa mga totoong bagay sa Japan, ay nagpainit sa sitwasyon sa pagitan ng USSR at USA hanggang sa limitasyon. Ang malalakas na pagsabog na kumulog sa mga lungsod ng Hapon at halos nawasak ang lahat ng buhay sa mga ito ay pinilit ni Stalin na talikuran ang maraming pag-angkin sa entablado ng mundo. Karamihan sa mga physicist ng Sobyet ay agarang "itinapon" sa pagbuo ng mga sandatang nuklear.

Kailan at paano lumitaw ang mga sandatang nuklear

Taon ng kapanganakan bomba atomika maaaring ituring na 1896. Noon natuklasan ng French chemist na si A. Becquerel na ang uranium ay radioactive. Ang chain reaction ng uranium ay bumubuo ng isang malakas na enerhiya na nagsisilbing batayan para sa isang kakila-kilabot na pagsabog. Hindi malamang na naisip ni Becquerel na ang kanyang pagtuklas ay hahantong sa paglikha ng mga sandatang nuklear - ang pinakakakila-kilabot na sandata sa buong mundo.

Ang pagtatapos ng ika-19 - simula ng ika-20 siglo ay isang pagbabago sa kasaysayan ng pag-imbento ng mga sandatang nuklear. Sa panahong ito ang mga siyentipiko iba't ibang bansa ng mundo ay nakatuklas ng mga sumusunod na batas, sinag at elemento:

• Alpha, gamma at beta ray;
• Maraming isotopes ng mga elemento ng kemikal na may mga katangian ng radioactive ang natuklasan;
• Natuklasan ang batas ng radioactive decay, na tumutukoy sa oras at quantitative dependence ng intensity ng radioactive decay, depende sa bilang ng radioactive atoms sa test sample;
• Ang nuclear isometry ay ipinanganak.

Noong 1930s, sa unang pagkakataon, nagawa nilang hatiin ang atomic nucleus ng uranium sa pamamagitan ng pagsipsip ng mga neutron. Kasabay nito, natuklasan ang mga positron at neuron. Ang lahat ng ito ay nagbigay ng isang malakas na impetus sa pagbuo ng mga armas na gumamit ng atomic energy. Noong 1939, na-patent ang unang disenyo ng atomic bomb sa mundo. Ito ay ginawa ng French physicist na si Frederic Joliot-Curie.

Bilang resulta ng karagdagang pananaliksik at pag-unlad sa lugar na ito, isang bombang nuklear ang isinilang. Ang kapangyarihan at saklaw ng pagkawasak ng mga modernong bomba atomika ay napakahusay na ang isang bansang may potensyal na nuklear ay halos hindi nangangailangan ng isang malakas na hukbo, dahil ang isang bombang atomika ay may kakayahang sirain ang isang buong estado.

Paano gumagana ang atomic bomb

Ang isang atomic bomb ay binubuo ng maraming elemento, ang pangunahing nito ay:

• Atomic Bomb Corps;
• Automation system na kumokontrol sa proseso ng pagsabog;
• Nuclear charge o warhead.

Ang sistema ng automation ay matatagpuan sa katawan ng isang atomic bomb, kasama ang isang nuclear charge. Ang disenyo ng katawan ng barko ay dapat na sapat na maaasahan upang maprotektahan ang warhead mula sa iba't ibang panlabas na salik at impluwensya. Halimbawa, iba't ibang mekanikal, thermal o katulad na mga impluwensya, na maaaring humantong sa isang hindi planadong pagsabog ng mahusay na kapangyarihan, na may kakayahang sirain ang lahat sa paligid.

Kasama sa gawain ng automation ang kumpletong kontrol sa pagsabog sa tamang oras, kaya ang system ay binubuo ng mga sumusunod na elemento:

• Device na responsable para sa emergency na pagpapasabog;
• Power supply ng sistema ng automation;
• Nakakasira ng sistema ng sensor;
• cocking device;
• Kagamitang pangkaligtasan.

Noong isinagawa ang mga unang pagsubok, ang mga bombang nuklear ay inihatid ng mga eroplano na may oras na umalis sa apektadong lugar. Napakalakas ng mga modernong atomic bomb na maaari lamang itong maihatid gamit ang cruise, ballistic, o kahit na anti-aircraft missiles.

Ang mga bomba ng atom ay gumagamit ng iba't ibang mga sistema ng pagpapasabog. Ang pinakasimple sa mga ito ay isang simpleng device na nati-trigger kapag ang isang projectile ay tumama sa isang target.

Ang isa sa mga pangunahing katangian ng mga nuclear bomb at missiles ay ang kanilang paghahati sa mga kalibre, na may tatlong uri:

• Maliit, ang kapangyarihan ng mga bombang atomika ng kalibreng ito ay katumbas ng ilang libong tonelada ng TNT;
• Katamtaman (kapangyarihan ng pagsabog - ilang sampu-sampung libong tonelada ng TNT);
• Malaki, ang lakas ng pagsingil nito ay sinusukat sa milyun-milyong tonelada ng TNT.

Kapansin-pansin, kadalasan ang kapangyarihan ng lahat ng mga bombang nuklear ay eksaktong sinusukat sa katumbas ng TNT, dahil para sa mga sandatang atomiko ay walang sukat para sa pagsukat ng lakas ng isang pagsabog.

Algorithm para sa pagpapatakbo ng mga bombang nuklear

Ang anumang bomba ng atom ay nagpapatakbo sa prinsipyo ng paggamit ng enerhiyang nuklear, na inilabas sa panahon ng isang reaksyong nuklear. Ang pamamaraang ito ay batay sa alinman sa fission ng heavy nuclei o ang synthesis ng mga baga. Dahil ang reaksyong ito ay naglalabas ng isang malaking halaga ng enerhiya, at sa pinakamaikling posibleng panahon, ang radius ng pagkawasak ng isang bombang nuklear ay lubhang kahanga-hanga. Dahil sa feature na ito armas nukleyar inuri bilang mga armas ng malawakang pagsira.

Mayroong dalawang pangunahing punto sa proseso na nagsisimula sa pagsabog ng atomic bomb:

• Ito ang agarang sentro ng pagsabog, kung saan nagaganap ang reaksyong nukleyar;
• Ang epicenter ng pagsabog, na matatagpuan sa lugar kung saan sumabog ang bomba.

Ang enerhiyang nuklear na inilabas sa panahon ng pagsabog ng isang bombang atomika ay napakalakas kung kaya't nagsimula ang mga pagyanig ng seismic sa lupa. Kasabay nito, ang mga pagkabigla na ito ay nagdudulot ng direktang pagkawasak lamang sa layo na ilang daang metro (bagaman, dahil sa lakas ng pagsabog ng bomba mismo, ang mga pagkabigla na ito ay hindi na nakakaapekto sa anuman).

Mga salik ng pinsala sa isang nuclear explosion

Ang pagsabog ng isang bombang nuklear ay nagdudulot hindi lamang ng kakila-kilabot na kagyat na pagkawasak. Ang mga kahihinatnan ng pagsabog na ito ay mararamdaman hindi lamang ng mga taong nahulog sa apektadong lugar, kundi pati na rin ng kanilang mga anak, na ipinanganak pagkatapos ng pagsabog ng atom. Ang mga uri ng pagkawasak ng mga sandatang atomiko ay nahahati sa mga sumusunod na grupo:

• Banayad na radiation na direktang nangyayari sa panahon ng pagsabog;
• Ang shock wave na pinalaganap ng bomba kaagad pagkatapos ng pagsabog;
• Electromagnetic impulse;
• tumatagos na radiation;
• Isang radioactive contamination na maaaring tumagal ng ilang dekada.

Bagaman sa unang sulyap, ang isang flash ng liwanag ay nagdudulot ng hindi bababa sa pagbabanta, sa katunayan, ito ay nabuo bilang isang resulta ng pagpapalabas ng isang malaking halaga ng thermal at light energy. Ang kapangyarihan at lakas nito ay higit na lumampas sa kapangyarihan ng mga sinag ng araw, kaya ang pagkatalo ng liwanag at init ay maaaring nakamamatay sa layo na ilang kilometro.

Ang radiation na inilabas sa panahon ng pagsabog ay lubhang mapanganib din. Bagaman hindi ito nagtatagal, nagagawa nitong mahawahan ang lahat sa paligid, dahil ang kakayahang tumagos ay hindi kapani-paniwalang mataas.

Ang shock wave sa isang atomic explosion ay kumikilos tulad ng parehong wave sa conventional explosions, tanging ang kapangyarihan at radius ng pagkasira nito ang mas malaki. Sa ilang segundo, nagdudulot ito ng hindi na mapananauli na pinsala hindi lamang sa mga tao, kundi pati na rin sa mga kagamitan, mga gusali at sa nakapaligid na kalikasan.

Ang penetrating radiation ay naghihikayat sa pagbuo ng radiation sickness, at ang electromagnetic pulse ay mapanganib lamang para sa mga kagamitan. Ang kumbinasyon ng lahat ng mga kadahilanang ito, kasama ang lakas ng pagsabog, ay ginagawang ang atomic bomb ang pinaka-mapanganib na sandata sa mundo.

Ang unang pagsubok sa armas nukleyar sa mundo

Ang unang bansa na bumuo at sumubok ng mga sandatang nuklear ay ang Estados Unidos ng Amerika. Ang gobyerno ng US ang naglaan ng malaking cash subsidies para sa pagpapaunlad ng mga pangakong bagong armas. Sa pagtatapos ng 1941, maraming mga kilalang siyentipiko sa larangan ng atomic na pananaliksik ang inanyayahan sa Estados Unidos, na noong 1945 ay nakapagpakita ng isang prototype na atomic bomb na angkop para sa pagsubok.

Ang unang pagsubok sa mundo ng isang atomic bomb na nilagyan ng explosive device ay isinagawa sa disyerto sa estado ng New Mexico. Isang bomba na tinatawag na "Gadget" ang pinasabog noong Hulyo 16, 1945. Positibo ang resulta ng pagsubok, bagaman hiniling ng militar na subukan ang isang bombang nuklear sa totoong kondisyon ng labanan.

Nang makitang isang hakbang na lang ang natitira bago ang tagumpay sa koalisyon ng Nazi, at maaaring wala nang ganoong pagkakataon, nagpasya ang Pentagon na pahirapan. nuclear strike sa huling kaalyado ng Nazi Germany - Japan. Bilang karagdagan, ang paggamit ng isang bombang nuklear ay dapat na malutas ang ilang mga problema nang sabay-sabay:

• Upang maiwasan ang hindi kinakailangang pagdanak ng dugo na hindi maiiwasang mangyari kung ang mga tropang US ay tumuntong sa teritoryo ng Imperial Japanese;
• Upang mapaluhod ang walang kompromisong Hapones sa isang suntok, na pinipilit silang sumang-ayon sa mga kondisyong paborable sa Estados Unidos;
• Ipakita sa USSR (bilang posibleng karibal sa hinaharap) na ang US Army ay may kakaibang sandata na maaaring puksain ang anumang lungsod mula sa balat ng lupa;
• At, siyempre, upang makita sa pagsasanay kung ano ang kaya ng mga sandatang nuklear sa totoong mga kondisyon ng labanan.

Noong Agosto 6, 1945, ibinagsak ang unang bombang atomika sa daigdig sa lungsod ng Hiroshima ng Hapon, na ginamit sa mga operasyong militar. Ang bombang ito ay tinawag na "Baby", dahil ang bigat nito ay 4 na tonelada. Ang pagbagsak ng bomba ay maingat na pinlano, at eksaktong tumama ito kung saan ito pinlano. Ang mga bahay na iyon na hindi nawasak ng pagsabog ay nasunog, dahil ang mga kalan na nahulog sa mga bahay ay nagdulot ng apoy, at ang buong lungsod ay nilamon ng apoy.

Pagkatapos ng isang maliwanag na flash, isang heat wave ang sumunod, na sumunog sa lahat ng buhay sa loob ng radius na 4 na kilometro, at ang shock wave na sumunod dito ay sumira sa karamihan ng mga gusali.

Ang mga tinamaan ng heatstroke sa loob ng radius na 800 metro ay nasunog ng buhay. Pinunit ng blast wave ang nasunog na balat ng marami. Makalipas ang ilang minuto, bumagsak ang kakaibang itim na ulan, na binubuo ng singaw at abo. Ang mga nahulog sa ilalim ng itim na ulan, ang balat ay nakatanggap ng mga paso na walang lunas.

Ang iilan na pinalad na makaligtas ay nagkasakit ng radiation sickness, na sa panahong iyon ay hindi lamang hindi pinag-aralan, kundi pati na rin ganap na hindi kilala. Ang mga tao ay nagsimulang magkaroon ng lagnat, pagsusuka, pagduduwal at panghihina.

Noong Agosto 9, 1945, ang pangalawang bomba ng Amerika, na tinatawag na "Fat Man", ay ibinagsak sa lungsod ng Nagasaki. Ang bombang ito ay may halos kaparehong kapangyarihan gaya ng una, at ang mga kahihinatnan ng pagsabog nito ay kasingpahamak, bagaman ang mga tao ay namatay nang kalahating dami.

Dalawang atomic bomb na ibinagsak sa mga lungsod ng Japan ang naging una at tanging kaso sa mundo ng paggamit ng atomic weapons. Mahigit 300,000 katao ang namatay sa mga unang araw pagkatapos ng pambobomba. Humigit-kumulang 150 libo pa ang namatay dahil sa radiation sickness.

Matapos ang nuclear bombing ng mga lungsod ng Japan, si Stalin ay nakatanggap ng isang tunay na pagkabigla. Ito ay naging malinaw sa kanya na ang tanong ng pagbuo ng mga sandatang nuklear sa Sobyet Russia Ito ay usapin ng pambansang seguridad. Noong Agosto 20, 1945, nagsimulang gumana ang isang espesyal na komite sa enerhiya ng atom, na agad na nilikha ni I. Stalin.

Bagaman ang pananaliksik sa nuclear physics ay isinagawa ng isang grupo ng mga mahilig sa likod tsarist Russia, sa panahon ng Sobyet hindi siya nakakakuha ng sapat na atensyon. Noong 1938, ang lahat ng pananaliksik sa lugar na ito ay ganap na itinigil, at maraming mga nukleyar na siyentipiko ang pinigilan bilang mga kaaway ng mga tao. Matapos ang mga pagsabog ng nuklear sa Japan awtoridad ng Sobyet mabilis na nagsimulang ibalik ang industriya ng nukleyar sa bansa.

May katibayan na ang pag-unlad ng mga sandatang nuklear ay isinagawa sa Nazi Germany, at ang mga siyentipikong Aleman ang nag-finalize ng "raw" na bomba ng atom ng Amerika, kaya inalis ng gobyerno ng US ang lahat ng mga espesyalista sa nukleyar at lahat ng mga dokumento na may kaugnayan sa pagbuo ng mga sandatang nuklear mula sa Alemanya.

Ang paaralan ng intelihensya ng Sobyet, na sa panahon ng digmaan ay nagawang lampasan ang lahat ng mga dayuhang serbisyo ng paniktik, noong 1943 ay inilipat ang mga lihim na dokumento na may kaugnayan sa pagbuo ng mga sandatang nuklear sa USSR. Kasabay nito, ang mga ahente ng Sobyet ay ipinakilala sa lahat ng mga pangunahing sentro ng pananaliksik sa nuklear ng Amerika.

Bilang resulta ng lahat ng mga hakbang na ito, na noong 1946, ang mga tuntunin ng sanggunian para sa paggawa ng dalawang bombang nuklear na ginawa ng Sobyet ay handa na:

• RDS-1 (na may plutonium charge);
• RDS-2 (na may dalawang bahagi ng uranium charge).

Ang pagdadaglat na "RDS" ay na-decipher bilang "Ginagawa mismo ng Russia", na halos ganap na tumutugma sa katotohanan.

Ang balita na handa na ang USSR na ilabas ang mga sandatang nuklear nito ay nagpilit sa gobyerno ng US na gumawa ng mga marahas na hakbang. Noong 1949, binuo ang plano ng Troyan, ayon sa kung saan 70 pinakamalalaking lungsod Ang USSR ay nagplano na maghulog ng mga bomba atomika. Tanging ang takot sa isang ganting welga ang pumigil sa planong ito na maisakatuparan.

Ang nakababahala na impormasyong ito na nagmumula sa mga opisyal ng paniktik ng Sobyet ay pinilit ang mga siyentipiko na magtrabaho sa isang emergency mode. Noong Agosto 1949, nasubok ang unang bomba ng atom na ginawa sa USSR. Nang malaman ng US ang tungkol sa mga pagsubok na ito, ang plano ng Trojan ay ipinagpaliban nang walang katiyakan. Nagsimula ang panahon ng paghaharap sa pagitan ng dalawang superpower, na kilala sa kasaysayan bilang Cold War.

Ang pinakamalakas na bombang nuklear sa mundo, na kilala bilang Tsar Bomby, ay tiyak na nabibilang sa panahon ng Cold War. Ang mga siyentipiko ng USSR ay lumikha ng karamihan malakas na bomba sa kasaysayan ng sangkatauhan. Ang kapasidad nito ay 60 megatons, bagama't ito ay binalak na lumikha ng isang bomba na may kapasidad na 100 kilotons. Ang bombang ito ay sinubukan noong Oktubre 1961. Ang diameter ng fireball sa panahon ng pagsabog ay 10 kilometro, at ang blast wave ay lumipad sa paligid Lupa tatlong beses. Ang pagsubok na ito ang nagpilit sa karamihan ng mga bansa sa mundo na pumirma sa isang kasunduan upang tapusin pagsubok sa nuklear hindi lamang sa atmospera ng daigdig, kundi maging sa kalawakan.

Bagaman sandatang atomiko ay isang mahusay na paraan ng pagpigil sa mga agresibong bansa, sa kabilang banda, nagagawa nitong patayin ang anumang tunggalian ng militar sa simula, dahil ang lahat ng partido sa labanan ay maaaring masira sa isang pagsabog ng atom.

Nuclear power industry – moderno at mabilis pagbuo ng paraan pagkuha ng kuryente. Alam mo ba kung paano nakaayos ang mga nuclear power plant? Ano ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant? Anong mga uri ng nuclear reactor ang umiiral ngayon? Susubukan naming isaalang-alang nang detalyado ang pamamaraan ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant, suriin ang istraktura ng isang nuclear reactor at alamin kung gaano kaligtas ang atomic na paraan ng pagbuo ng kuryente.

Anumang istasyon ay isang saradong lugar na malayo sa residential area. Mayroong ilang mga gusali sa teritoryo nito. Ang pinakamahalagang gusali ay ang gusali ng reaktor, sa tabi nito ay ang bulwagan ng turbine kung saan kinokontrol ang reaktor, at ang gusali ng kaligtasan.

Imposible ang scheme nang walang nuclear reactor. Ang atomic (nuclear) reactor ay isang aparato ng isang nuclear power plant, na idinisenyo upang ayusin ang isang chain reaction ng neutron fission na may obligadong pagpapalabas ng enerhiya sa prosesong ito. Ngunit ano ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant?

Ang buong planta ng reactor ay inilalagay sa gusali ng reaktor, isang malaking konkretong tore na nagtatago sa reaktor at, sa kaganapan ng isang aksidente, maglalaman ng lahat ng mga produkto ng isang nuclear reaction. Ang malaking tore na ito ay tinatawag na containment, hermetic shell o containment.

Ang containment zone sa mga bagong reactor ay may 2 makapal na kongkretong pader - mga shell.
Pinoprotektahan ng 80 cm na makapal na panlabas na shell ang containment area mula sa mga panlabas na impluwensya.

Ang panloob na shell na may kapal na 1 metro 20 cm ay may mga espesyal na bakal na cable sa aparato nito, na nagpapataas ng lakas ng kongkreto ng halos tatlong beses at hindi papayagan ang istraktura na gumuho. Sa loob, ito ay may linya na may manipis na sheet ng espesyal na bakal, na idinisenyo upang magsilbing karagdagang proteksyon para sa containment at, sa kaganapan ng isang aksidente, maiwasan ang mga nilalaman ng reactor mula sa paglabas sa labas ng containment area.

Ang nasabing aparato ng isang nuclear power plant ay makatiis sa pagbagsak ng isang sasakyang panghimpapawid na tumitimbang ng hanggang 200 tonelada, isang 8-magnitude na lindol, buhawi at tsunami.

Ang unang naka-pressure na enclosure ay itinayo sa American nuclear power plant na Connecticut Yankee noong 1968.

Ang kabuuang taas ng containment area ay 50-60 metro.

Ano ang gawa sa nuclear reactor?

Upang maunawaan ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear reactor, at samakatuwid ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant, kailangan mong maunawaan ang mga bahagi ng reaktor.

• aktibong sona. Ito ang lugar kung saan inilalagay ang nuclear fuel (heat releaser) at ang moderator. Ang mga atomo ng panggatong (kadalasan ang uranium ay ang panggatong) ay nagsasagawa ng fission chain reaction. Ang moderator ay idinisenyo upang kontrolin ang proseso ng fission, at pinapayagan kang isagawa ang reaksyon na kinakailangan sa mga tuntunin ng bilis at lakas.
• Neutron reflector. Ang reflector ay pumapalibot sa aktibong zone. Binubuo ito ng parehong materyal bilang moderator. Sa katunayan, ito ay isang kahon, ang pangunahing layunin nito ay upang maiwasan ang mga neutron na umalis sa core at makapasok sa kapaligiran.
• Coolant. Ang coolant ay dapat sumipsip ng init na inilabas sa panahon ng fission ng mga atomo ng gasolina at ilipat ito sa iba pang mga sangkap. Ang coolant ay higit na tumutukoy kung paano idinisenyo ang isang nuclear power plant. Ang pinakasikat na coolant ngayon ay tubig.
  Sistema ng kontrol ng reaktor. Mga sensor at mekanismo na nagpapaandar ng nuclear power plant reactor.

Panggatong para sa mga nuclear power plant

Ano ang ginagawa ng isang nuclear power plant? Ang gasolina para sa mga nuclear power plant ay mga kemikal na elemento na may mga katangian ng radioactive. Sa lahat ng mga nuclear power plant, ang uranium ay isang elemento.

Ang disenyo ng mga istasyon ay nagpapahiwatig na ang mga nuclear power plant ay nagpapatakbo sa kumplikadong composite fuel, at hindi sa isang purong kemikal na elemento. At upang kunin ang uranium fuel mula sa natural na uranium, na na-load sa isang nuclear reactor, kailangan mong magsagawa ng maraming manipulasyon.

Pinagyamang uranium

Ang uranium ay binubuo ng dalawang isotopes, iyon ay, naglalaman ito ng nuclei na may iba't ibang masa. Pinangalanan sila sa pamamagitan ng bilang ng mga proton at neutron isotope -235 at isotope-238. Ang mga mananaliksik noong ika-20 siglo ay nagsimulang kunin ang uranium 235 mula sa mineral, dahil. mas madaling mabulok at mabago. Ito ay lumabas na mayroon lamang 0.7% ng naturang uranium sa kalikasan (ang natitirang mga porsyento ay napunta sa ika-238 na isotope).

Ano ang gagawin sa kasong ito? Nagpasya silang pagyamanin ang uranium. Ang pagpapayaman ng uranium ay isang proseso kapag mayroong maraming kinakailangang 235x isotopes at ilang hindi kinakailangang 238x isotopes ang natitira dito. Ang gawain ng uranium enrichers ay gumawa ng halos 100% uranium-235 mula sa 0.7%.

Ang uranium ay maaaring pagyamanin gamit ang dalawang teknolohiya - gas diffusion o gas centrifuge. Para sa kanilang paggamit, ang uranium na nakuha mula sa mineral ay na-convert sa isang gas na estado. Sa anyo ng gas, ito ay pinayaman.

uranium powder

Ang enriched uranium gas ay na-convert sa isang solid state - uranium dioxide. Ang purong solid uranium 235 na ito ay mukhang malalaking puting kristal na kalaunan ay dinurog sa uranium powder.

Mga tabletang uranium

Ang mga uranium pellets ay mga solidong metal washers, dalawang sentimetro ang haba. Upang mahubog ang mga naturang tablet mula sa uranium powder, ito ay halo-halong may isang sangkap - isang plasticizer, pinapabuti nito ang kalidad ng pagpindot sa tablet.

Ang mga pinindot na washer ay inihurnong sa temperatura na 1200 degrees Celsius nang higit sa isang araw upang bigyan ang mga tablet ng espesyal na lakas at paglaban sa mataas na temperatura. Ang paraan ng paggana ng isang nuclear power plant ay direktang nakasalalay sa kung gaano kahusay ang uranium fuel ay na-compress at inihurnong.

Ang mga tablet ay inihurnong sa mga kahon ng molibdenum, dahil. tanging ang metal na ito ay hindi natutunaw sa "impiyerno" na temperatura sa loob ng isa at kalahating libong degree. Pagkatapos nito, ang uranium fuel para sa mga nuclear power plant ay itinuturing na handa.

Ano ang TVEL at TVS?

Ang reactor core ay mukhang isang malaking disk o pipe na may mga butas sa mga dingding (depende sa uri ng reactor), 5 beses na higit pa katawan ng tao. Ang mga butas na ito ay naglalaman ng uranium fuel, ang mga atomo nito ay nagsasagawa ng nais na reaksyon.

Imposibleng itapon lamang ang gasolina sa isang reaktor, mabuti, kung hindi mo nais na makakuha ng isang pagsabog ng buong istasyon at isang aksidente na may mga kahihinatnan para sa isang pares ng mga kalapit na estado. Samakatuwid, ang uranium fuel ay inilalagay sa mga fuel rod, at pagkatapos ay kinokolekta sa mga pagtitipon ng gasolina. Ano ang ibig sabihin ng mga pagdadaglat na ito?

• TVEL - elemento ng gasolina (hindi malito sa parehong pangalan ng kumpanyang Ruso na gumagawa ng mga ito). Sa katunayan, ito ay isang manipis at mahabang zirconium tube na gawa sa zirconium alloys, kung saan inilalagay ang mga uranium pellets. Nasa fuel rods na ang uranium atoms ay nagsisimulang makipag-ugnayan sa isa't isa, na naglalabas ng init sa panahon ng reaksyon.

Ang Zirconium ay pinili bilang isang materyal para sa paggawa ng mga fuel rod dahil sa refractoriness at anti-corrosion properties nito.

Ang uri ng mga elemento ng gasolina ay depende sa uri at istraktura ng reaktor. Bilang isang patakaran, ang istraktura at layunin ng mga rod ng gasolina ay hindi nagbabago, ang haba at lapad ng tubo ay maaaring magkakaiba.

Ang makina ay nag-load ng higit sa 200 uranium pellets sa isang zirconium tube. Sa kabuuan, humigit-kumulang 10 milyong uranium pellets ang gumagana nang sabay-sabay sa reaktor.
FA - pagpupulong ng gasolina. Tinatawag ng mga manggagawa ng NPP ang mga bundle ng fuel assemblies.

Sa katunayan, ito ay ilang mga TVEL na pinagsama-sama. Ang mga fuel assemblies ay handa nang nuclear fuel, kung ano ang tumatakbo sa isang nuclear power plant. Ito ay mga fuel assemblies na inilalagay sa isang nuclear reactor. Mga 150 - 400 fuel assemblies ang inilalagay sa isang reactor.
Depende sa kung saan reactor gagana ang fuel assembly, sila ay iba't ibang hugis. Minsan ang mga bundle ay nakatiklop sa isang kubiko, minsan sa isang cylindrical, minsan sa isang heksagonal na hugis.

Ang isang fuel assembly para sa 4 na taon ng operasyon ay bumubuo ng parehong dami ng enerhiya tulad ng kapag sinusunog ang 670 bagon ng karbon, 730 tank na may natural na gas o 900 tank na puno ng langis.
Ngayon, ang mga pagtitipon ng gasolina ay ginawa pangunahin sa mga pabrika sa Russia, France, USA at Japan.

Upang makapaghatid ng gasolina para sa mga nuclear power plant sa ibang mga bansa, ang mga fuel assemblies ay selyado sa mahaba at malalapad na metal pipe, ang hangin ay ibinubomba palabas ng mga tubo at inihatid sa sakay ng cargo aircraft ng mga espesyal na makina.

Ang nuclear fuel para sa mga nuclear power plant ay napakabigat, tk. Ang uranium ay isa sa pinakamabibigat na metal sa planeta. Ang tiyak na gravity nito ay 2.5 beses kaysa sa bakal.

Nuclear power plant: prinsipyo ng operasyon

Ano ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant? Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga nuclear power plant ay batay sa isang chain reaction ng fission ng mga atoms ng isang radioactive substance - uranium. Ang reaksyong ito ay nagaganap sa core ng isang nuclear reactor.

MAHALAGANG MALAMAN:

Kung hindi ka pupunta sa mga intricacies ng nuclear physics, ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant ay ganito:
Matapos simulan ang nuclear reactor, ang mga absorbing rod ay aalisin mula sa fuel rods, na pumipigil sa uranium mula sa reacting.

Sa sandaling maalis ang mga tungkod, ang mga uranium neutron ay nagsisimulang makipag-ugnayan sa isa't isa.

Kapag ang mga neutron ay nagbanggaan, ang isang maliit na pagsabog ay nangyayari sa atomic level, ang enerhiya ay inilabas at ang mga bagong neutron ay ipinanganak, ang isang chain reaction ay nagsisimulang mangyari. Ang prosesong ito ay naglalabas ng init.

Ang init ay inililipat sa coolant. Depende sa uri ng coolant, ito ay nagiging singaw o gas, na nagpapaikot sa turbine.

Ang turbine ay nagtutulak ng electric generator. Siya ang, sa katunayan, ay gumagawa ng kuryente.

Kung hindi mo susundin ang proseso, ang mga uranium neutron ay maaaring magbanggaan sa isa't isa hanggang sa pumutok ang reaktor at ang buong planta ng nuclear power ay masabugan. Kinokontrol ng mga sensor ng computer ang proseso. Nakikita nila ang pagtaas ng temperatura o pagbabago sa presyon sa reaktor at maaaring awtomatikong ihinto ang mga reaksyon.

Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga nuclear power plant at thermal power plants (thermal power plants)?

Ang mga pagkakaiba sa trabaho ay nasa mga unang yugto lamang. Sa mga nuclear power plant, ang coolant ay tumatanggap ng init mula sa fission ng mga atom ng uranium fuel, sa mga thermal power plant, ang coolant ay tumatanggap ng init mula sa combustion ng organic fuel (coal, gas o oil). Matapos ang alinman sa mga atom ng uranium o ang gas na may karbon ay naglabas ng init, ang mga scheme ng pagpapatakbo ng mga nuclear power plant at thermal power plant ay pareho.

Mga uri ng nuclear reactor

Kung paano gumagana ang isang nuclear power plant ay depende sa kung paano gumagana ang nuclear reactor nito. Ngayon mayroong dalawang pangunahing uri ng mga reactor, na inuri ayon sa spectrum ng mga neuron:
Isang mabagal na neutron reactor, na tinatawag ding thermal reactor.

Para sa operasyon nito, ginagamit ang 235 uranium, na dumadaan sa mga yugto ng pagpapayaman, ang paglikha ng mga uranium tablet, atbp. Ngayon, ang mga slow neutron reactor ay nasa karamihan.
Mabilis na neutron reactor.

Ang mga reactor na ito ay ang hinaharap, dahil gumagana ang mga ito sa uranium-238, na isang dime isang dosenang likas na katangian at hindi na kailangang pagyamanin ang elementong ito. Ang kawalan ng naturang mga reactor ay nasa napakataas na gastos lamang para sa disenyo, pagtatayo at paglulunsad. Ngayon, ang mga mabilis na neutron reactor ay nagpapatakbo lamang sa Russia.

Ang coolant sa mga fast neutron reactor ay mercury, gas, sodium o lead.

Ang mga slow neutron reactors, na ginagamit ngayon ng lahat ng nuclear power plant sa mundo, ay may iba't ibang uri din.

Ang organisasyon ng IAEA (International Atomic Energy Agency) ay lumikha ng sarili nitong klasipikasyon, na kadalasang ginagamit sa industriya ng nukleyar sa mundo. Dahil ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant ay higit na nakadepende sa pagpili ng coolant at moderator, ibinatay ng IAEA ang klasipikasyon nito sa mga pagkakaibang ito.

Mula sa isang kemikal na pananaw, ang deuterium oxide ay isang perpektong moderator at coolant, dahil ang mga atom nito ay pinakamabisang nakikipag-ugnayan sa mga neutron ng uranium kumpara sa iba pang mga sangkap. Sa madaling salita, ginagawa ng mabigat na tubig ang gawain nito na may kaunting pagkalugi at pinakamataas na resulta. Gayunpaman, ang produksyon nito ay nagkakahalaga ng pera, habang mas madaling gamitin ang karaniwang "liwanag" at pamilyar na tubig para sa atin.

Ang ilang mga katotohanan tungkol sa mga nuclear reactor...

Ito ay kagiliw-giliw na ang isang nuclear power plant reactor ay binuo para sa hindi bababa sa 3 taon!
Upang makabuo ng isang reactor, kailangan mo ng mga kagamitan na tumatakbo sa isang electric current na 210 kilo amperes, na isang milyong beses ang agos na maaaring pumatay ng isang tao.

Ang isang shell (structural element) ng isang nuclear reactor ay tumitimbang ng 150 tonelada. Mayroong 6 na mga elemento sa isang reaktor.

May presyon na reaktor ng tubig

Nalaman na natin kung paano gumagana ang nuclear power plant sa pangkalahatan, upang maiayos natin ang lahat, tingnan natin kung paano gumagana ang pinakasikat na pressureurized water nuclear reactor.
Sa buong mundo ngayon, ginagamit ang henerasyong 3+ na may pressure na reaktor ng tubig. Ang mga ito ay itinuturing na pinaka maaasahan at ligtas.

Ang lahat ng may presyon ng tubig reactors sa mundo sa lahat ng mga taon ng kanilang operasyon sa kabuuan ay pinamamahalaang upang makakuha ng higit sa 1000 taon ng walang problema na operasyon at hindi kailanman nagbigay ng malubhang paglihis.

Ang istraktura ng mga nuclear power plant batay sa mga reactor na may presyon ng tubig ay nagpapahiwatig na ang distilled water ay umiikot sa pagitan ng mga fuel rod, na pinainit hanggang 320 degrees. Upang maiwasan itong mapunta sa isang estado ng singaw, ito ay pinananatili sa ilalim ng presyon ng 160 na mga atmospheres. Ang pamamaraan ng NPP ay tinatawag itong pangunahing tubig.

Ang pinainit na tubig ay pumapasok sa generator ng singaw at nagbibigay ng init sa tubig ng pangalawang circuit, pagkatapos nito ay "bumalik" muli sa reaktor. Sa panlabas, mukhang ang mga tubo ng pangunahing circuit ng tubig ay nakikipag-ugnay sa iba pang mga tubo - ang tubig ng pangalawang circuit, inililipat nila ang init sa bawat isa, ngunit ang tubig ay hindi nakikipag-ugnay. Ang mga tubo ay nakikipag-ugnayan.

Kaya, ang posibilidad ng radiation na makapasok sa tubig ng pangalawang circuit, na higit na lalahok sa proseso ng pagbuo ng kuryente, ay hindi kasama.

Kaligtasan ng nuclear power plant

Ang pagkakaroon ng natutunan ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga nuclear power plant, dapat nating maunawaan kung paano nakaayos ang kaligtasan. Ang disenyo ng mga nuclear power plant ngayon ay nangangailangan ng mas mataas na atensyon sa mga panuntunan sa kaligtasan.
Ang halaga ng kaligtasan ng nuclear power plant ay humigit-kumulang 40% ng kabuuang halaga ng planta mismo.

Kasama sa iskema ng NPP ang 4 na pisikal na hadlang na pumipigil sa paglabas ng mga radioactive substance. Ano ang dapat gawin ng mga hadlang na ito? Sa tamang oras, magagawang ihinto ang nuclear reaction, tiyakin ang patuloy na pag-alis ng init mula sa core at ang reactor mismo, at maiwasan ang paglabas ng radionuclides mula sa containment (containment zone).

• Ang unang hadlang ay ang lakas ng uranium pellets. Mahalaga na hindi sila bumagsak sa ilalim ng impluwensya ng mataas na temperatura sa isang nuclear reactor. Sa maraming paraan, kung paano gumagana ang isang planta ng nuclear power ay nakasalalay sa kung paano "inihurno" ang mga uranium pellets sa paunang yugto ng produksyon. Kung ang uranium fuel pellets ay inihurnong hindi tama, ang mga reaksyon ng uranium atoms sa reactor ay hindi mahuhulaan.
• Ang pangalawang hadlang ay ang higpit ng mga baras ng gasolina. Ang mga tubong zirconium ay dapat na mahigpit na selyado, kung ang higpit ay nasira, kung gayon sa pinakamainam na ang reaktor ay masira at huminto ang trabaho, sa pinakamasama ang lahat ay lilipad sa hangin.
• Ang ikatlong hadlang ay isang malakas na bakal na reactor vessel a, (ang parehong malaking tore - isang containment area) na "nagtataglay" ng lahat ng radioactive na proseso sa sarili nito. Nasira ang katawan ng barko - ang radiation ay ilalabas sa atmospera.
• Ang pang-apat na hadlang ay mga pang-emerhensiyang pamalo ng proteksyon. Sa itaas ng aktibong zone, ang mga rod na may mga moderator ay sinuspinde sa mga magnet, na maaaring sumipsip ng lahat ng neutron sa loob ng 2 segundo at huminto sa chain reaction.

Kung, sa kabila ng pagtatayo ng isang nuclear power plant na may maraming antas ng proteksyon, hindi posible na palamig ang reactor core sa tamang oras, at ang temperatura ng gasolina ay tumaas sa 2600 degrees, kung gayon ang huling pag-asa ng sistema ng kaligtasan ay papasok sa laro. - ang tinatawag na melt trap.

Ang katotohanan ay sa ganoong temperatura ang ilalim ng sisidlan ng reaktor ay matutunaw, at ang lahat ng mga labi ng nuclear fuel at tinunaw na mga istraktura ay dadaloy sa isang espesyal na "salamin" na sinuspinde sa itaas ng core ng reaktor.

Ang matunaw na bitag ay pinalamig at matigas ang ulo. Ito ay puno ng tinatawag na "sacrificial material", na unti-unting humihinto sa fission chain reaction.

Kaya, ang pamamaraan ng NPP ay nagpapahiwatig ng ilang antas ng proteksyon, na halos ganap na hindi kasama ang anumang posibilidad ng isang aksidente.